72上表面且向下的下壓力4與垂直作用于右側母材73上表面且向下的下壓力I功能相似、垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5與垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2功能相似、垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6與垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3功能相似以及右側母材的重力8的作用形式與左側母材的重力7 (作用標距為j/2，相對于焊接點產生的力矩的標號為57)相似，標號9表示焊接接頭的變形抗力。焊接過程中的收縮力10(對應產生的力矩標號為59，該收縮力可以分解為垂直于母材重心方向的分力11和沿母材焊接側面的分力12)可根據對應的力、力矩及其耦合物理計算公式計算出焊接所需的匹配調控參數。主要依據的物理參量有:為縮力Fb，引起的單位長度上的收縮量ΛΒ，應變長度L，形狀因子Tl，板厚δ，材料的彈性模量Ε，角變形α，熱熔c，材料的密度P和單位長度的熱輸入量qw等。
[0043]在焊接過程中由于收縮導致焊接的空間位置改變，根據焊接所需的熔寬和熔高的要求，每焊完一道后需要調整焊接過程中的收縮力10、垂直作用于右側母材73上表面且向下的下壓力1、垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2、垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3、垂直作用于左側母材72上表面且向下的下壓力4、垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5、垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6的大小及其作用位置。首先，對于厚度5-10_的板材進行焊接時，可以采用比較大的垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2、垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5以及較小的垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3、垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6。對于厚度大于1mm的板材進行焊接時，需要對垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2、垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5以及垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3、垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6做出相應的調整。且在焊接過程中大小和位置均需隨時變換。其次，需要適時根據焊接厚度以及力學狀況調整高能束的散焦程度和其他聚焦參數。本發(fā)明實施例中的焊接方法可對低于50_的鈦合金進行焊接?；蛘邔Σ淮笥?0_厚度的低碳鋼或不銹鋼進行焊接。
[0044]具體地，本發(fā)明實施例的厚板焊接方法的在步驟4中，每完成一道焊縫后，重復步驟3時，該焊接卡具對垂直作用于左側母材72上表面且向下的下壓力4相對于左側母材72向左移動且壓力增大，該焊接卡具對左側母材72的上頂力5相對于左側母材72向左移動且壓力增大，該焊接卡具對左側母材72的右壓力6相對于左側母材72向上移動且壓力增大。需要說明的是，焊接卡具相對于右側母材73的移動方向與焊接卡具相對于左側母材72的移動方向鏡像設置。
[0045]進一步地，焊接卡具對左側母材72的作用力還包括垂直作用于左側母材72下表面且向上的上支撐力，該上支撐力在垂直于左側母材72下表面的作用點位于上頂力5在左側母材72下表面的左側外邊界線和兩塊焊接母材70的相交線之間。
[0046]采用本發(fā)明厚板焊接方法中焊接卡具的夾持方式，能夠有效改善殘余應力分布情況。因為對多層多道厚板焊接而言，焊接過程中縱向和橫向都產生了較高的收縮抗力，其結果是在縱向和橫向均產生了較大的拉壓殘余應力，焊縫截面中心處的殘余應力沿著厚度方向分布，應力在焊縫的根部會逐步接近材料屈服強度，這是由于每一層就產生一次彎曲作用，多次拉伸塑型變形的積累造成焊縫根部應變硬化，使得應力不斷的提高。嚴重時，甚至會因為塑性耗竭而導致焊縫根部開裂，如果在焊接時限制焊縫的角變形，則在焊縫根部會產生壓應力，因此也就限制了可焊接厚度。因而本發(fā)明的靈活可控的夾持方式有助于避免來高拉伸殘余應力狀態(tài)，而且可以有效改善殘余應力分布情況。
[0047]應用本發(fā)明實施例中的厚板焊接方法焊接30mm的TC4-DT厚板時，采用對稱隨動吹吸氣方式，并將吸氣口掛載在激光頭底座上，保持吸氣口的剛性固定。該實施例中m設定為5.3度，散焦12mm，焊接作用點焦斑直徑3mm，堆疊層高設定分別為3mm、2.5mm、4mm、5mm、5mm、4mm、2.5mm、2mm、2mm共9道完成焊接，其中首道采用激光束作用點高于母材對接線5mm開始第一道非填絲焊接，后續(xù)2?8道也均采用自熔焊接，最后一道采取填絲的方式完成焊接。實驗后表現(xiàn)為:對焊接接頭的截面形貌完整，焊縫較窄，沒有明顯的缺陷；分層切片拉伸試驗表明:試樣抗拉強度和屈服強度均達到母材的95%以上，斷面收縮率和延伸率達到母材的75%以上。且斷口形貌均為韌性斷裂。
[0048]此外，本發(fā)明以自熔母材、預置反向“變形”的方法實施金屬厚板多道激光焊接，其中已經成功實現(xiàn)的焊接有:鈦合金、低碳鋼以及不銹鋼，且針對不同板厚實施多道激光焊接工藝技術研宄，采用5千瓦級多模激光器成功實現(xiàn)了 30mm Q235C結構鋼的焊接，以及20mm、30mm和43mm的鈦合金的焊接。
[0049]如圖5和圖6所示，本發(fā)明實施例還提供了一種焊接卡具，焊接卡具為上述的焊接卡具，該焊接卡具包括:底座60，底座60上設有支撐塊61，支撐塊61的上表面的兩端能夠對稱的支撐左右兩塊焊接母材70的下表面；頂升裝置80，用于提供垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5以及垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2 ;推動裝置30，用于提供垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6及垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3。壓緊裝置40，用于提供垂直作用于左側母材72上表面且向下的下壓力4以及垂直作用于右側母材73上表面且向下的下壓力I。需要說明的是，垂直作用于左側母材72下表面且向上的上支撐力由支撐塊61提供，垂直作用于右側母材73下表面且向上的上支撐力也同樣由支撐塊61提供。
[0050]推動裝置30包括設置在底座60左右兩側的推動支架31和推動氣缸32，推動支架31與底座60固定連接，推動支架31上設置有多個滑動槽311，推動氣缸32 —端設置在滑動槽311內，并能夠沿滑動槽311的延伸方向上下移動，推動氣缸32的另一端與焊接母材70的另一端抵接。上述推動氣缸32能夠向左側母材72提供垂直作用于左側母材72左端面且向右的右壓力6，上述推動氣缸32還能夠向右側母材73提供垂直作用于右側母材73右端面且向左的左壓力3
[0051]進一步地，頂升裝置80為兩個頂升氣缸，兩個該頂升氣缸設置在底座60上，兩個該頂升氣缸對稱的設置在支撐塊61的兩側，該頂升氣缸的缸筒與底座60固定連接，該頂升氣缸的活塞桿的頂端抵接于母材70的下表面。該頂升氣缸能夠向左側母材72提供垂直作用于左側母材72下表面且向上的上頂力5，該頂升氣缸還能夠向右側母材73提供垂直作用于右側母材73下表面且向上的上頂力2。
[0052]優(yōu)選地，壓緊裝置40包括設置在底座60左右兩側的壓緊支架41和壓緊氣缸42，壓緊支架41為U形，壓緊支架41的開口端朝下，壓緊支架41的開口端與底座60鉸接，壓緊支架41的封閉端位于底座60的上方，壓緊氣缸42設置于壓緊支架41的封閉端。其中，壓緊氣缸42能夠向左側母材72提供垂直作用于左側母材72上表面且向下的下壓力4，壓緊氣缸42還能夠向右側母材73提供垂直作用于右側母材73上表面且向下的下壓力I。
[0053]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實施例